麻省理工學院（MIT）的研究人員已經開發出一種新的噴涂金屬涂層的方法，這項研究對金屬3D打印有很大的意義。研究人員使用超高速照相機觀察噴涂工藝并據此找出了可以讓金屬粘附的理想條件。

金屬表面經過噴霧撞擊后形成的小坑

熔融通常被認為是一種粘結金屬的好辦法，但MIT研究人員的發現卻顛覆了這個認知，這在未來可能會對金屬添加劑產業產生重大影響。該研究采用了16個獨立電荷耦合器CCD成像芯片，這使高速攝像機能夠實現在3納秒內捕獲圖像的能力。這帶來的好處就是可以跟蹤觀察單個粒子以超音速噴射到物體表面的過程，而此前對金屬表面噴涂的研究只能對結果進行研究。因此，人們一直對金屬顆粒撞擊金屬表面時是否熔化而爭論不休。

不賣關子，MIT研究發現，某種情況下的金屬顆粒確實會熔化，但事實上這也會帶來一個意想不到的撞擊效應（knock-on）：顆粒并沒有因此粘附。研究表明，這些金屬顆粒雖然熔化了，但它們在固化之前就被彈開了。這個發現顛覆了直覺判斷，應該會重塑人們對金屬粘接的看法：你以為粘不住應該加快噴霧的速度或者溫度，然而其實應該反過來才對。

上：粒子熔化和彈起；下：不熔化和粘附

基于以上發現，研究團隊得到一個很顯然的結論，當噴涂的沖擊顆粒和表面保持固態時，粘接效果最好，這些顆粒只是看起來像熔化的液體顆粒，但卻依然保持固態。通過更多實驗，可以找到最適合的工況條件達到最好效果。雖然并非所有的金屬3D打印都如此進行，但至少SLM（選擇性激光熔化）方法操作的設備可以受益。這項研究的另一個意義在于其支持噴涂修復磨損的發動機部件，而不是過去那樣當廢鐵賣掉。

上述研究成果已經以“In-situ observations of single micro-particle impact bonding”（ 微單粒子碰撞結合現場觀測）為題發表在Scripta Materialia（材料快報）上；并以“Melting Can Hinder Impact-Induced Adhesion”（ 熔化反而阻礙沖擊粘結）為題發表在Physical Review Letters（物理評論快報）上。

文章發表于3D Printing Technology

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